探地雷達(dá)技術(shù)在阜東地區(qū)的應(yīng)用

探地雷達(dá)技術(shù)在阜東地區(qū)的應(yīng)用

1上分層荷載作用預(yù)防洞是一種較大的洞體風(fēng)險(xiǎn)。最大埋面積約600cm2，最大埋面積約1cm2。較大規(guī)模洞體頂部介質(zhì)承載能力相對(duì)較弱,在上部荷載作用下,通常會(huì)形成局部下沉,甚至塌陷,給工程帶來(lái)隱患。不同的洞體隱患,具有不同的特點(diǎn),要有效治理防空洞隱患,就必須從研究防空洞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、構(gòu)造入手。2探測(cè)防空洞的方法防空洞結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是:(1)洞徑較大,在洞中心部位一般為較大洞室,而洞體通道截面不小于0.5m×0.5m。(2)穴道密布,防空洞通常密集分布于某一區(qū)域。(3)穴道走向變化頻繁,當(dāng)探測(cè)線距較大時(shí),則很難推斷異常之間的連續(xù)關(guān)系。(4)防空洞的地下通道網(wǎng)絡(luò)狀分布,增加了探測(cè)難度。(5)防空洞實(shí)際上是充滿空氣的近于水平的不規(guī)則柱狀體,空氣的物性參數(shù)與土體物性參數(shù)存在明顯差異。如防空洞通道有部分崩塌,其內(nèi)部土體也很疏松、含水量極低,原地道上覆土層被擾動(dòng)跡象明顯。當(dāng)前應(yīng)用于是探測(cè)防空洞的檢測(cè)方法主要有:常規(guī)視電阻率測(cè)深法、高密度電法、自然電場(chǎng)法、淺層地震方法、探地雷達(dá)方法等。其中,如電法勘探、淺層地震勘探等常受到客觀因素的干擾和場(chǎng)地條件的制約,在應(yīng)用范圍和精度等方面存在不足。根據(jù)對(duì)防空洞介質(zhì)物探特征和防空洞結(jié)構(gòu)特征研究、探測(cè)防空洞結(jié)構(gòu)的場(chǎng)地作業(yè)條件等方面綜合因素的考慮,故對(duì)地下防空洞的無(wú)損檢測(cè),首選探測(cè)方法為探地雷達(dá)。3地震勘探原理和方法3.1能量密度及能量傳播速度探地雷達(dá)利用高頻電磁波主頻為數(shù)十至數(shù)千MHz),以寬頻帶短脈沖形式,由地面發(fā)射天線送入地下,被地下介質(zhì)界面反射后返回地面,由另一天線接收。電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí),其路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形將隨著所通過(guò)的介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)變化而變化。因此根據(jù)接收到的旅行時(shí)(雙程走時(shí))、幅度與波形資料,通過(guò)圖像處理和分析,可推斷地下界面或目標(biāo)體的空間位置或結(jié)構(gòu)。探地雷達(dá)測(cè)量的是地下界面的反射波的走時(shí),為了獲取地下界面的深度,必須要有介質(zhì)的電磁波傳播速度,其值為:絕大多數(shù)巖石介質(zhì)屬非磁性、非導(dǎo)電介質(zhì),常常滿足,于是可得:式中:c———真空中電磁波傳播速度,c=0.3m/ns;εγ———相對(duì)介電常數(shù)。上式表明對(duì)大多數(shù)非導(dǎo)電、非磁性介質(zhì)來(lái)說(shuō),其電磁波傳播速度ν主要取決于介質(zhì)的介電常數(shù)。因此如果知道介質(zhì)的介電常數(shù),從雷達(dá)剖面圖上可以直接讀出電磁波的雙程走時(shí),就可以利用公式:求得反射界面的深度D,從而確定地下界面的空間分布及分層情況。3.2探測(cè)頻率的確定本次探測(cè)采用意大利出產(chǎn)的IDS-2Ka型探地雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)。(2)天線選擇本次勘查目標(biāo)體深度不確定,根據(jù)電磁波理論可知探地雷達(dá)的探測(cè)分辨率以及探測(cè)的深度與天線的主頻率有關(guān),即在相同的地質(zhì)條件下主頻率越高,探測(cè)的分辨率愈高,其探測(cè)深度也愈淺,而且只有當(dāng)被探測(cè)目標(biāo)體的尺寸不小于所激發(fā)主頻率的電磁波半個(gè)波長(zhǎng)時(shí)才能夠分辨出來(lái)。為排除場(chǎng)地高壓線的干擾,根據(jù)本場(chǎng)區(qū)的地質(zhì)條件以及探測(cè)目的和臨場(chǎng)試驗(yàn),探測(cè)采用主頻率為400MHz。(3)參數(shù)設(shè)置時(shí)窗選擇:160ns、300ns采樣率:512軟件:IDSGRESWIN2.0野外的布線方式是探地雷達(dá)建筑地基進(jìn)行橫向和豎向掃描,之后把掃描所獲得的信息經(jīng)過(guò)去除開(kāi)始時(shí)間,去除背景噪聲,進(jìn)行頻率域的帶通濾波,線性增益和平滑增益等圖像處理,得到清晰的雷達(dá)剖面圖。4工程實(shí)例與分析4.1防空洞的探測(cè)難度阜新高德東山擬建住宅樓,開(kāi)槽過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)了地下防空洞。防空洞是建國(guó)初期人工開(kāi)挖,由于無(wú)任何圖紙資料可查,防空洞的分布范圍、規(guī)模未知,延伸方向不明,且部分防空洞進(jìn)行了回填,所以給探測(cè)帶來(lái)了更大的難度。通過(guò)探地雷達(dá)對(duì)高德東山防空洞進(jìn)行探測(cè),找出防空洞所在的具體位置,為給建筑施工提供可靠資料。4.2防空洞開(kāi)挖聯(lián)合開(kāi)挖通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)雷達(dá)探測(cè)圖像進(jìn)行解釋和數(shù)據(jù)處理后,防空洞通道的異常特征表現(xiàn)為反射波頻率較低,波幅變強(qiáng)或很強(qiáng),均有比較對(duì)稱的弧形同相軸形態(tài),見(jiàn)圖1。這是由于防空洞周圍介質(zhì)—土體與防空洞介質(zhì)—空氣有較大的介電常數(shù)差,而且電阻率有較大差異所致防空洞周圍介質(zhì)均勻且防空洞未進(jìn)行過(guò)人工回填,探地雷達(dá)測(cè)線的布置與防空洞通道走向垂直。當(dāng)防空洞被人工進(jìn)行回填,弧形異常特征則不明顯,見(jiàn)圖2。經(jīng)開(kāi)挖結(jié)果驗(yàn)證:地下防空洞埋藏于地面以下約0.5m處,周圍介質(zhì)均為土體,通道寬約1.2m,基本完好,部分防空洞被土回填。可見(jiàn)通過(guò)探地雷達(dá)的探測(cè)能夠明顯地揭示地下空洞異常物,并可以基本查明其在測(cè)區(qū)內(nèi)的走向,發(fā)現(xiàn)地質(zhì)隱患。5下防空洞探測(cè)方法地質(zhì)雷達(dá)作為一種新型的工程勘測(cè)手段,正被越來(lái)越廣泛應(yīng)用于各工程領(lǐng)域。通過(guò)上述理念探討與實(shí)際探測(cè)清楚地表明,地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)地下防空洞具有良好的地球物理前提和明顯的應(yīng)用效果。在進(jìn)行探測(cè)前,應(yīng)了解洞體與圍巖的介電常數(shù)差異,采用合適的工作方法,選取最佳設(shè)置參數(shù)。另外,目前的測(cè)試結(jié)